专利名称：增强型地图数据库查询及导航方法
背景技术：
地形数据库包含有庞大的空间坐标数据及文本数据，这些数据以文件系统或表格方式存贮。用户使用这些数据来查询空间坐标信息，特征及文本描述。由于庞大的地形数据库，难以有效存取和查询数据库。
坐示信息是地形数据库的基本元素，有必要将坐标信息加入到地形数据库存取及查询。
全球定位系统(GPS)是一类全天侯空间导航系统。该系统由美国国防部(DoD)开发用于满足军方在地球任何地方准确确定其位置，速度及时间。为了便于连续全球定位，开发了一种算法部署一定数目的卫星以确保任何时间，任何位置都能接收4颗卫星的信号。GPS接收机用于测量到卫星的距离。然后得出位置信息，即经度，纬度及高度。
GPS接收机包含有天线，信号处理器及相关的电子器件，并接收来自全球定位系统卫星的信号以确定位置，速度，和时间。全球定位系统的工作原理是基于三角法。因为卫星位置可由星历表数据精确得到，这样用户可跟踪卫星发送的信号并确定信号传递时间。由于信号以光速传递，这样可计算出到卫星的几何距离。实际的距离测量(也称为距)含有误差，比如，用户时钟相对全球定位系统参考时钟的偏差。由于卫星使用原子时钟，其幅值误差远小于用户时钟的误差。鉴于此，为确定三维位置，也即计算时钟偏差，纯全球定位系统需要最少4颗卫星信号以得到用户位置。
当仅用粗码(也称C/A码)且可用性选择(即SA)开启时，GPS接收机提供的位置精度大约为100米。对于个人导航用途，这个位置精度有待增强。为得到增强型导航功能及精度，其他导航数据有必要用于导航方法，比如，地形数据库。
为达到上述目的，本发明提供一种增强型导航方法，本发明融合了GPS位置数据及地形地图数据。
本发明的另一目标是提供一种有效的地形数据库查询及存取方法。本发明在地形数据存取过程中使用GPS位置数据。
本发明的另一目标是提供一种时空滤波方法，以充分融合GPS位置数据与地形地图数据及得到增强的导航性能。
图1描述了根据本发明一个优选实施例的GPS地形数据库工作原理。
图2描述了根据本发明另一优选实施例的基于GPS地形地图导航工作原理。
图3概述了地形数据库的分层结构，该数据库结合GPS接收机用于增强型导航方法。
图4示意描述借助GPS位置存取与查询地形数据库的方法。
图5描述本发明的基于GPS的点查询过程。
图6描述本发明的基于GPS的线查询过程。
图7描述本发明的基于GPS的区域查询过程。
图8描述GPS数据与地形地图数据的时空滤波方法，以此得到增强导航性能与精度。
本发明的特征为可移植性与易用性，并融合了基于GPS的有效地形数据库存取及查询方法，特殊使命数据库建立与数据添加方法。本发明包括以下关键技术如，基于GPS的数据库匹配，基于GPS的小区数据搜寻，基本元素存�。贕PS的空间数据查询，基于GPS的特殊使命数据库建立，基于GPS的数据添加，时空滤波方法。这些方法及技术用于充分融合GPS位置数据与地形地图数据。
基于GPS的空间数据查询包括点查询方法，线查询方法，及区域查询方法。这些提供了在地形数据库中有效的空间数据查询方案。基于GPS的特殊数目数据库建立方法是执行有效的特殊使命地形数据库生成。
基于GPS的地形数据库数据添加方法是利用GPS接收机用为读目标地形数据基本设备而执行地形数据库的数据添加。GPS接收机提供了一种有效的方法来获取相关空间目标的地形数据信息。特征属性编码分类36(FACC)为特征及属性搜寻与添加提供了一种编码与解码系统。所有与特征及属性相关的文件将在特征及属性添加过程中更新。
本发明的主要应用是个人导航和汽车导航，也可用于地形数据库的存�。檠拢疤砑�。
地形数据库可能是一个远程数据库，该数据库不存储在导航处理平台，比如，个人电脑，笔记本电脑，或掌上型电脑。参考图1，依据本发明的优选实现方案，增强型全球定位系统及地图导航系统由以下部分组成操作界面10，友好集成功能菜单20，数据库查询与存取�？�31，特殊使命数据库建立�？�32，数据下载�？�33，数据上载模块34，数据库更新�？�35，特征属性编码分类36，位置传感器50，通信接口37，以及地形数据库38。
操作界面10提供用户输入指令。操作界面10为一触摸屏，用户通过该触摸屏可用手指或硬笔来操作内置软件，比如，执行数据库查询。操作界面10又可用一软键盘来增强，通过该软键盘，用户可像使用桌面电脑键盘一样输入指令。操作界面10也可是一手写输入识别系统，用户只要在屏幕书写指令来达到指令输入。友好集成功能菜单20给用户提供涉及导航及数据库查询的功能，包括地图浏览器，旅行安排，GPS导航器，地址查找，路径优化，以及信息查询。地图浏览器在屏幕上显示电子地图并指出用户位置。用户可用滚动条来随意浏览地图。旅行安排为用户提供旅行规划功能。GPS导航器为用户提供实时导航信息，包括位置，速度，以及方向。该GPS导航器与GPS接收机有一通信接口37，通过该接口得到GPS数据。地址查找为用户提供查找感兴趣的地址。路径优化为用户提供时间最优或费用最优的路线。比如，一家快递公司要同时给多个客户送货。送货员可用路径优化基于最短时间或最低成本的送货路线，比如避免收费高速公路。
数据库查询与存取�？�31使用GPS位置数据以进行有效的地形数据取出，包括节点元素取出，边界元素取出，区域元素取出，以及属性元素取出。
通信接口37提供远程数据库38与导航处理平台间的通信连接。通信连接方式包括无线电，个人通信系统，公用电信网络，以及卫星通信系统。
特殊使命数据库建立�？�32在导般处理平台上生成局部数据库以支持GPS/MAP导航处理。数据下载�？�33经由通信接口37从远程数据库下载地形数据。
数据上载�？�35为地形数据库38提供新的数据。新数据通过数据上载�？�34被送到远程地形数据库38。特征属性编码分类�？�36用于对新增数据及特征进行编码。特征属性编码分类�？�36也在数据库查询及存取�？�31和特殊使命数据库建立�？�32中用于解码数据。
如果地形数据库38也可是存储在GPS/MAP导航处理平台上的本地数据库，参考图2，则使用增强型地图数据库查询及导航方法的另一模式，该模式也由操作界面10，友好集成功能菜单20，数据库查询及存取�？�31，数据库上载�？�35，以及特征属性编码分类36组成，除此之外，还有一个地图浏览器41及时空滤波模块42。
地图浏览器41的屏幕上显示地图及用户标志。用户标志跟踪用户位置。用户运动轨迹也在屏幕上显示出来。地图浏览器41包括放大及缩小功能。用户也可用地图浏览器41随意查看地图。
时空滤波器�？�42用于充分融合GPS数据与地形地图数据。时空滤波技术是增强型导航方法最具价值的方案，该方案可确保用户的跟踪标志始终处在道路上，正确并高精度地跟踪用户。
如图4所示，基于GPS的地形数据库查询及存取�？�31包括有3级数据搜索过程1)基于GPS的数据库匹配311，2)基于GPS的区域查找过程313，3)基于GPS的基本元素存取过程315。这个过程与图3所示的数据库实现381相关联。
全局比例数据库不可避免由大量数据组成。在处理地形数据过程中，常常需要在内存管理整个文件，因而，对数据库大小有一定限制。
分区意味着在地形图将整块地图划分成若干个子块，仅用于增强数据管理之目的。这时，以这种划分的地图称为区域地图。
如果数据库含有分区的目录，则分区索引文件是必须的。数据库的空间扩展及其分区算法体现在分区索引文件中。分区地图含有与非分区地图一样的属性。分区地图的逻辑解释与非分区地图完全一致。每个分区放置在单独的子目录，含有其文件内的那些特征的单独的基本元素表。
非分区地图的基本元素存取需要在数据库的整个地理范围进行。对于分区地图的基本元素存取将通过以下两个连续过程完成1)应用基于GPS的分区查找程序搜寻分区，2)在对应的子目录下对单个相关分区的区域范围内进行几何与作图基本元素存取。这种基于基本元素存取策略加速了基本元素的搜寻过程。
地形数据库38包括一个主目录，在主目录中有索引文件1(382)及分区目录383。在分目录下包含有索引文件2(384)及相关主题文件385。索引文件1提供分区信息，包括分区名，目录，及地形范围。数据存储在单个分区目录。索引文件2给出基本元素及主题信息。基本元素为节点，边缘，和区域。
多个数据库用于覆盖一个国家或整个世界。数据库存取的第一步是数据库匹配过程。数据库匹配包括比较定义的存取数据与数据库的地形内容。如果定义的存取区域包含在地形数据库38中或与地形数据库38相交，该数据将用于数据存取。
数据库存取的第二步是相关分区搜寻过程313，该过程用于加速地形数据库存取。基于GPS的分区搜寻原理是用定义的存取数据与分散的分区进行匹配，从而导出相关连的分区。基本元素(比如节点，边缘，及外形)存取仅在相关联的分区进行。本方法避免了地形数据的全局搜寻。
第三步是基本元素存取过程315，即进行节点，边缘，区域，及属性存取。
测地坐标系(GDC)是基于地球的近似形状，在传统的导航器中，地球形状假定为球体。更准确的测地坐标系需要对地球进行建模，作为扁圆球体或转动椭圆。测地坐标系是以地球为中心，将经度，纬度(也可选高度)对应到接近或在地球表面上的一个实际点。
纬度为一点与地心连线相对赤道平面的夹角。赤道平面北部纬度为正，赤道平面南部为负。经度是从主子午线到过该点子午线绕椭球体极轴的角度。如果这点在主子午线的东面，经度为正；如果这点在主子午线的西面，则为负。不像纬度在赤道上有一个航海原点，在椭球体上则没有这样的特征，构成测量经度的航海原点。零经度可定义在任一子午线上。历史上，许多国家都使用经过其国家天文台的子午线作为主子午线，因而形成多个主子午线。按当今约定，过英国格林威治的子午线是标准主子午线。
椭球体和参考面是测地坐标系的两个主要元素。使用中的地球椭球体模型有多个，每个特定椭球体都有其以不同方式定义的相对地球的位置与转向。椭球体相对地球的位置及转向由参考面定义。世界测地坐标系1984(EGS-84)定义了目前美国国防部的标准参考面。
WGS-84用作GPS接收机的参考坐标系，平均海平面(MSL)即为参考面。当地形数据库38使用不同的参考坐标系及参考面时，必须进行不同参考坐标系及参考面之间的坐标转换。
用户位置[φu，λu]由GPS接收机得到，并以测地经纬度坐标系形式表达，其中φu表示纬度，λu表示经度。用户位置可以映射平面上的一个点(x，y)。有多种映射方法，原则上，x＝x(φ，λ；a，b)y＝y(φ，λ；a，b)是期望映射的一般形式，a和b是参考椭球体的半轴。测地应用要求使用正形投影。正形投影是指在映射到平面后椭球体上的角度保持不变。更准确地说，如果两条以正形投影方式映射到平面上，由椭球体上这两条测地线所夹的角将保持不变。这里横向墨卡托圆柱投影法是将椭球体坐标系以正形投影方式映射到直角坐标系。此方法中，椭球体在经度上以3度为单位划分成120个区间。在每个区间的中央，都有一条中心子午线。投影圆柱体横切椭球体，并沿中心子午线的切线方向。展开圆柱体成一个平面，将形成对于中心子午线的直线，该直线没有比例失真。在平面内，映射后的中心子午线表示Y轴(朝北)。X轴为赤道映射。在一个映射带中，中心子午线和赤道是特例，因为所有的子午线和平行线映射为曲线。由于正形投影关系，映射后的子午线及平行线相互垂直。映射带的计数是相对格林威治子午线。横向墨卡托圆柱投影法的映射公式如下x=B(φ)+12Ncos2φtl2+124Ncos4φt(5-t2+9η2)l4+···]]>(2)y=Ncosφl+16Ncos3φ(l-t2+η2)l3+1120Ncos5φ(5-18t2+t4)l5+···]]>其中B(φ) 子午线离赤道的弧长N 在纵向平面的曲率半径t＝tanφ 辅助变量
λ0中心子午线的经度l＝λ-λ0经度差η2＝e2cos2φ 辅助变量人为地，先给出y，后给x，因为坐标(y，x)对应(φ，λ)。子午线的弧长β(φ)是从被映射点到赤道的椭球体距离，并根据下面的级数展开式计数B(φ)＝α(φ+βsin2φ+γsin4φ+δsin6φ+…)(3)其中α=a+b2(1+14n2+164n4+···)]]>β=-32n+916n3-332n5+···]]>γ=1516n2-1532n4+···]]>δ=-3548n3+105256n4-···]]>n=a-ba+b]]>根据GPS得出用户位置(φu，λu)，由等式(2)可计算出直角坐标系的坐标值(xu，yu)。
用户感兴趣的范围用[rx，ry]表示，其中rx是用户沿经度轴定义的范围，ry是用户沿纬度轴定义的范围。用户以度为单位定义的存取区域的地理范围则由下列步骤得出第一步计算用户位置的直角坐标系的坐标值(xu，yu)；第二步获取在直角坐标系里用户定义的区域[xumin，yumin；xumax，yumax]；第三步确定在椭球体坐标系里用户以度为单位定义的区域[φumin，λumin；φumax，λumax]。
第一步的目的是将椭球体上的一个点(φ，λ)映射到平面上的一个点(x，y)。迷可从公式(2)得到。第二步是根据下面公式计算[xumin，yumin；xumax，yumax]＝(xu，yu)(rx，ry)(4)其中符号表示以下运算xumin=xu-12rx]]>xumax=xu+12rx----(5)]]>yumin=yu-12ry]]>yumax=yu+12ry]]>第三步是第一步的逆过程，也就是把平面里的点(x，y)转换成椭球体上的点(φ，λ)。根据同样的原理，椭球体上点的坐标值由下面的展开式得到φ=φf-tf2Nf2(1+ηf2)x2+tf24Nf4(5+3tf2+6ηf2-6tf2ηf2)x4···----(6)]]>λ=λ0+1Nfcosφfx-16Nf3cosφf(1+2tf2+ηf2)x3···]]>带有下标f的所有项必须根据纬度φf计算，φf由展开式φf＝y+βsin2y+γsin4y+δsin6y(7)得到，其中y-=ya----(8)]]>系数α，β，γ，δ取决于椭球体的参数。优选参数为贝塞尔(Bessel)椭球体参数α＝6366742.5205m
β＝2.51127324×10-6γ＝3.67879×10-6(9)δ＝7.38×10-9将公式(6)用于[xumin，yumin；xumax，yumax]，可得到在椭球体坐标系里用户定义的区域[φumin，λumin；φumax，λumax]。
假定[φmin，λmin；φmax，λmax]表示区域地形数据库38的地理范围，基于GPS的数据库匹配由下式给出BOOL[φmin，λmin；φmax，λmax] [φumin，λumin；φumax，λumax] (10)输出值布尔值。当包含给定数据库时，布尔值为真(1)或假(0)。符号表示以下运算λmin＜λumin＜λmax& φmin＜φumin＜φmaxreturn TRUEλmin＜λumin＜λmax& φmin＜φumax＜φmaxreturn TRUEλmin＜λumax＜λmax& φmin＜φumax＜φmaxreturn TRUEλmin＜λumax＜λmax& φmin＜φumin＜φmaxreturn TRUE(11)λumin＜λminλmax＜λumax& φumin＜φmin，φmax＜φumaxreturn TRUEothersreturn FALSE当不等式λmin＜λumin＜λmax& φmin＜φumin＜φmax满足时，在给定区域数据库里得到用户定义的存取区域的左下角。
当不等式λmin＜λumin＜λmax& φmin＜φumax＜φmax满足时，在给定区域数据库里得到用户定义的存取区域的左上角。
当不等式λmin＜λuma＜λmax& φmin＜φuman＜φmax满足时，在给定区域数据库里得到用户定义的存取区域的右上角。
当不等式λmin＜λumax＜λmax&φmin＜φumin＜φmax满足时，在给定区域数据库里得到用户定义的存取区域的右下角。
当不等式λmin＜λmin，λmax＜λumax& φumin＜φmin，φmax＜φumax满足时，由用户定义的存取区域得到整个给定数据库。
假定[φmin，λmin；φmax，λmax]ti表示分区i的地理范围。基于GPS的相关分区查找由下式给出BOOL＝[φmin，λmin；φmax，λmax][φumin，λumin；φumax，λumax](12)且输出值为布尔值。当包含给定分区时，布尔值为真(1)，否则为假(0)。符号对应公式(11)给定的运算。
在基本元素存取过程中，仅考虑相关的分区。包含在相关分区的基本元素，例如，节点，边缘，外形及文字，将进一步分析以确定是否在用户定义的存取区域。
连接节点总在边缘末端找到并连到边缘。连接节点有两个用途定义边缘与表示点的特征，比如，天桥，运河枢纽，或地下设施入口点。在第一用途中，连接节点指开始与结束节点。在第二用途中，属性与连接节点的点特征有关。
简单的数据比较确定在涉及的分区里的给定节点是否包括在存取区域。如果该节点在存取分区中，它将用于获取与其它基本元素的拓扑关系。如果该节点不在存取分区中，在进一步的地形处理过程中将去掉该节点。存取区域由[φumin，λumin；φumax，λumax]给出。相应的比较下面的公式给出ifφumin＜φcn＜φumax& λumin＜λcn＜λumaxreturn TRUE(1)others return FALSE(0) (13)边缘是一维基本元素，用于描述线特征(如，道路)及外形边界的位置。边缘由一组有序的二维或多维坐标值(二元组或三元组)集合表示。至少两个坐标级是必须的。边缘的转向由坐标组的顺序来定。
节点定义边缘拓扑关系。区域则由边缘定义。在边缘基本元素文件中除了起始节点列与结束节点列以外，右边缘，左边缘，右外形及左外形也用于支持更高阶的拓扑关系，这个拓扑关系允许对特征的查询和提取。一个边缘的方向是从起始节点到终止节点的方向，每个边缘的基本元素表都有一个相关联的边缘限定矩形(EBR)，包含着每个边缘的最小限定矩形(MBR)的信息，并且，边缘基本信息表与和它相关联的边缘限定矩形表是一对一的关系。
用户定义区域由[φumin，λumin；φumax，λumax]确定，并且假定[φemin，λemin；φemax，λemax]代表边缘限定矩形，则所含边缘查找算法由下式给出BOOL＝[φemin，λemin；φemax，λemax][φumin，λumin；φumax，λumax](14)且输出为布尔值。当用户定义区域包含在边缘限定矩形中时，布尔值输出为真(1)，否则输出为假(0)。符号表示如下运算λmin＜λumin＜λmax& φmin＜φumin＜φmaxreturn TRUEλmin＜λumin＜λmax& φmin＜φumax＜φmaxreturn TRUEλmin＜λumax＜λmax& φmin＜φumax＜φmaxreturn TRUEλmin＜λumax＜λmax& φmin＜φumin＜φmaxreturn TRUE(15)λμmin＜λmin，λmax＜λumax& φumin＜φmin，φmax＜φumaxreturn TRUEothersreturn FALSE外形是一个由若干边缘封闭包围而成的空间物体，它用来表示区域的特征，比如湖泊、国家或城市等地区，它由组成其边界的一系列边缘的拓扑关系来定义。一个外形可以有内部边界，也可以有外部边界，并允许包含更小的外形。该关系以一个闭环边缘的起始边缘作参考。外形可以由许多闭环组成，但最外边的那个环才称作外形。外形是不相互交叠的，而且在一个区域里的所有外形必须完全占满该平面的区域。每个外形的基本元素表都有一个相关联的外形限定矩形(FBR)，包含着每个外形的最小限定矩形(MBR)的信息，并且，外形基本信息表与和它相关联的外形限定矩形表是一对一的关系。
用户定义区域由[φumin，λumin；φumax，λumax]确定，并且假定[φfmin，λfmin；φfmax，λfmax]代表边缘限定矩形，则所含外形查找算法由下式给出BOOL＝[φfmin，λfmin；φfmax，λfmax][φumin，λumin；φumax，λumax](16)且输出为布尔值。当给定的外形包含在外形限定矩形中时，布尔值为真(1)，否则为假(0)。符号对应公式(15)给定的运算。
空间数据查询是通过地形数据库的存�。竦糜肟占湮锾澹绲�、线和/或区域相关的特征和属性的过程。空间物体是由用户在包含有数据图形表示的显示设备上的某个位置定义的，为了得到这个空间物体的信息，查询算法必须搜索基本元素表以精确匹配这个物体。
基于GPS的数据库查询包含三种类型的空间数据查询基于GPS的点查询、基于GPS的线查询和基于GPS的区域查询。一般来说，基于GPS的空间物体查询分为两个搜索步骤第一步是查找目标分区，第二步是利用空间索引文件进行空间数据查询。
要利用空间索引文件进行空间数据查询，首先必须找到所含的分区，因为空间索引文件从属于分区目录。分区在独立的分区目录中包含了按空间分布的基本元素，因此，在找到了确切的分区后，只有在这个分区里的分区数据库查询才能被完成。
基于GPS的高效地形数据存取的结果呆直接用来减少对空间物体查询的范围。假定所含的数据库用Di(i＝1，2，…，n)来表示，它们对应的范围是[φmin，λmin；φmax，λmax]，其中n为所含数据库的数量。在数据库Di中所含的分区为Tij(j＝，2，…，mi)，其中mi为数据库Di中所含分区的数量。
查找目标分区的第一步是在所含数据库中匹配数据库，所含数据库由基于GPS的数据库匹配方法给出。空间数据查询的数据库匹配只有在这些所含的数据库中才能进行。用屏幕平面坐标系统的[xs，ys]来表示显示设备上一个点的坐标，其屏幕平面坐标系统的原点在屏幕的左上角，它在直角坐标系统中的坐标为[x0，y0]，则屏幕上某个点所对应的直角坐标由下面的矢量和给出[x，y]＝[x0，y0]+[k1Xs，k2ys](17)其中，k1和k2是分别沿水平轴和垂直轴的比例因子，通常k1＝-k2。
接下来是将平面上的点[x，y]转换到椭球体上的点[φ，λ]，椭体上的坐标系统由方程6-9的一个级数展开式获得。
空间数据查询的数据库匹配算法由下式给出BOOL＝[φ，λ]○[φmin，λmin；φmax，λmax]ii＝1，2，…，n (18)
且输出为布尔值。式(18)中的n为所含数据库的总数。当要查询的基本元素包含在数据库中时，布尔值为真(1)，否则为假(0)。符号○表示如下运算φmin≤φ≤φmax& λmin≤λ≤λmaxreturn TRUEothers return FALSE (19)空间数据查询将在式(19)返回值为真的数据库中进行。
查找目标分区的第二步是分区匹配。所含的分区由基于GPS的所含分区查找方法给出，分区匹配只有在这些所含的分区中进行，与某个分区对应的区域可以根据索引文件1找到。
假定[φmin，λmin；φmax，λmax]ti表示某个分区的地形范围，则分区匹配方法由下式给出BOOL＝[φ，λ]○[φmin，λmin；φmax，λmax]ti(20)且输出为布尔值。当要查询的基本素包含在该分区中时，布尔值为真(1)，否则为假(0)。符号○对应公式(19)给定的运算。
基于GPS空间数据查询的第二步是用确切的空间索引文件来进行空间信息的提取。对该算法来说，有必要穷尽检查节点和文本的基本元素来满足空间数据查询，因为这些基本元素没有相关联的最小限定矩形。基本元素的坐标信息用来保证从空间索引文件中精确的提取基本元素的标识号。
点查询是用来在查询点附近查找节点(连接的或全部)的，而所谓的附近的区域是由以查询点为圆心，R为半径的屏幕上的圆来确定的，其中R由特定的象素的数量给出。
参见图5，点查询由以下部分组成查询点选择61，查询矩形产生62，数据库匹配63，所含分区查找64，节点索引文件65和属性提取�？�67。
根据相应的节点索引文件65，在查询点附近的节点的标识号将被提�。佣竦孟嘤Φ牟獾刈辏缓蠼薪徊降牡悴檠硪缘玫接胝庑┙诘阆喙亓奶卣骱褪粜�。特征和属性以文本文件的格式存储和打印。
假定查询点的测地坐标为[φ0，λ0]，它可以从它的屏幕坐标，根据方程6-9推算而得到，则可以按下式将它转换到空间索引坐标系统x0=int[λ0-λminλmax-λmin×255]]]>y0=int[φ0-φminφmax-φmin×255]----(21)]]>其中算子int为取整运算，x0为沿水平轴的标称坐标；y0为沿垂直轴的标称坐标-Fφmax，φmin，λmax和λmin在节点索引文件的头部给出，它们定义了最小限定矩形。
屏幕上的圆圈被转换成空间索引坐标系统中的查询矩形(QR)，这一步在查询矩形产生�？橹型瓿桑谡飧鼍匦沃械慕诘憬徊檠隼�。
定义节点基本元素的最小限定矩形(MBR)的四个单字节整数[xnmin，ynmin；xnmax，ynmax]在节点索引文件中给出，对于节点基本元素，xnmax-xnmin≤1和ynmax-ynmin≤1这两个关系式都成立。如下运算将确定一个节点是否包含在查询矩形中BOOL if [xA，yC；xB，yD]∩[xnmin，ynmin；xnmax，ynmax]≠0 return TRUEelse return FALSE (22)符号∩表示查询矩形和最小限定矩形(MBR)的交集，布尔值为真表示给定的节点包含在查询矩形中。
线查询是用来在查询点附近查找边缘的，而所谓的附近的区域也是由以查询点为圆心、R为半径的屏幕上的圆来确定的，其中半径R由特定的象素的数量给出。参见图6，边缘查询由以下部分组成查询点选择71，查询矩形产生72，数据库匹配73，所含分区查找74，边缘索引文件75和属性提取�？�77。
根据相应的边缘索引文件75，在查询点附近的边缘的标识号将被提取。根据这些边缘标识号和对应的边缘文件，可以获得连接节点的边缘和相应的测地坐标，然后进行进一步的点查询处理以得到与这些边缘相关联的特征和属性。特征和属性以文本文件的格式存储和打印。
屏幕上的圆圈被转换成空间索引坐标系统中的查询矩形(QR)，这一步在查询矩形产生�？�73中完成，如果某些边缘的最小限定矩形(MBR)与这个矩形相交，则这些边缘将被查询出来。
定义边缘基本元素的最小限定矩形(MBR)的四个单字节整数[xe min，yemin；xemax，yemax]在边缘索引文件中给出，如下运算将确定一个边缘的MBR是否与查询矩形相交BOOLif xA≤xemin≤xC& yB≤yemin≤yDreturn TRUEif xA≤xemax≤xC& yB≤yemin≤yDreturn TRUEif xA≤xemin≤xC& yB≤yemax≤yDreturn TRUE(23)if xA≤xemax≤xC& yB≤yemax≤yDreturn TRUEelaereturn FALSE布尔值为真表示给定的边缘与查询矩相交。
根据从边缘索引文件中得到的边缘标识号，可以从对应的边缘基本元素表中提取边缘。
区域查询是用来在查询点附近查找外形的，一个简单的查询操作可以用来进行区域查询。这个方法确定查询点是否包含在由外形基本元素定义的区域中。第一步是要从外形索引文件中得到那些MBR包含查询点的外形的标识号，然后根据这些标识号提取外形，这里可以用到闭环表来得到由所提取的外形定义的地形区域，最后得出查询点是否包含在该区域的结论。如果是的话，则对应的外形将被查询到，参见图7，区域查询由以下部分组成查询点选择81，查询矩形产生82，数据库匹配83，所含分区查找84，区域索引文件85和属性提取�？�87。区域查询过程如下
第一步确定那些MBR包含查询点的外形。
假定一个外形的MBR由[xfmin，yfmin；xfmax，yfmax]表示，它在外形索引文件中给出，则如下运算可以用来确定包含查询点外形BOOL xfmin≤xo≤xfmax& yfmin≤yo≤yfmaxreturn TRUEelse return FALSE(24)这里[x0，y0]为查询点在空间索引坐标系统中的标称坐标。
第二步提取与外形相关的闭环。
根据在外形索引文件中得到的外形标识号，从外形基本元素文件中提取相关联的闭环。
第三步提取由外形定义的区域。
闭环文件为外形提供了一个起始边缘。然后开始向左边缘运动，并且读该左边缘。这个过程直到返回起始边缘时才完成。
第四步确定查询点是否包含在提取的区域中。
利用这些提取的外形的标识号，可以通过提取对应的闭环和从拓朴关系中提取的相关联的边缘来获得对应的地形位置，然后进行进一步的区域查询处理以得到与这些外形相关联的特征和属性。相关联的区域特征表用来检查给定的外形对应哪些特征，这些区域特征由特征属性代码分类�？楦�。
提取的地形数据显示在屏幕上，它包括完整的节点、线和区域。完整的节点包括学校、医院、加油站、银行、饭店等信息；完整的线包括道路、街道、高速公路、河流等信息；完整的区域包括公园、湖泊等信息，这些地图数据可以和GPS数据组合起来以提供增强的导航性能和精度。
图8描述了GPS数据与地形地图数据完全融合的时空滤波方法，该方法主要是用来实时跟踪用户的位置。当用户在高速公路上行进时，由于GPS接收机的定位误差，用户的位置标记可能没有显示在高速公路上，这个现象可以采用要专门介绍的时空滤波算法加以避免。
时空滤波方法由以下部分组成地形数据库38，道路提取�？�421，位置传感器50，位置估计和预报�？�422，地图匹配处理模块423和位置显示�？�424。
位置传感器提供用户的当前位置和速度，位置传感器50可以是一个GPS接收机。利用用户当前位置和速度的测量值，可以在位置估计和预报�？�422中估计和预报用户下一个位置和速度。预报出来的用户下一个位置输出给地图匹配处理模块423。道路提取�？�421从地形数据库38中获得用户附近的道路信息，道路数据再输出给地图匹配处理�？�423。地图匹配处理�？橐步邮沼晌恢么衅鞑饬康挠没恢檬�。
用户的真实位置由下式处理得到Pt＝(Pp+Pm)/2 (25)其中，Pt为用户的真实位置，Pp为在位置估计和预报�？�422中计算得到的预报的位置，Pm为位置传感器测量得到的用户的位置。
用户的真实位置再进一步地与道路数据融合以增强导航性能。为此，要预先设置一个门限来检查用户是否在道路上，它是根据位置传感器的精度来设置的，通�？梢杂梦恢么衅鞯钠骄蟛罾瓷柚妹畔蓿庇没У恼媸滴恢糜氲缆分涞木嗬胄∮诿畔奘保没У母俦昙墙苯哟蛹扑愕玫降恼媸滴恢靡频降缆飞侠矗馐呛苋菀桌斫獾模蛭没П匦胄惺辉诘缆飞�。假如用户的真实位置与道路之间的距离大于门限时，则用户的跟踪标记将显示在计算得到的真实位置上。
增强型GPS/Map导航方法的一个实现办法是在Arc/View环境下实现，Arc/View是一个ESRI公司开发的地图软件包。
总之，增强型地图数据库查询及导航方法包含以下步骤
(a)利用位置确定设备，如GPS接收机，接收位置数据；(b)根据接收的位置数据，从地形地图数据库中提取地形数据；(c)根据接收的位置数据和从地形地图数据库中提取的地形数据，推算得到用户的位置显示数据，并且(d)在图形显示单元如计算机屏幕上显示用户的位置。
增强型地图数据库查询及导航方法进一步的细分了步骤在第(c)步之前，在图形显示单元显示提取的地形数据；在第(c)步之后，在图形显示单元显示用户的真实位置为一个标记，而提取的地形数据显示为背景。
第(b)步进一步包括以下步骤(b-1)根据位置确定设备测量的位置和一个地形范围，定义一个存取区域，其中，由位置确定设备测量的位置是这个存取区域的中心，地形范围由用户输入；(b-2)完成数据库匹配处理以得到所含的地形数据库，其中存取区域的地形范围与地形数据库中的地形范围进行比较，以确定存取区域是包含在地形数据库中，与地形数据库相交，还是在地形数据库外面；(b-3)在所含数据库中进行分区查找，以得到所含的分区，其中分区是将整个地图划分成若干个子块，仅用于增强数据管理的目的，分区索引文件是用来提取分区的地形范围，并且存取区域的地形范围与分区的地形范围进行比较，以确定存取区域是包含在分区中，与分区相交，还是在分区的外面；(b-4)在所含分区中进行基本元素的存取处理，其中基本元素存取包括节点的存取、边缘的存取和区域的存�。驹匕ń诘�、边缘和区域，而且，在所含分区中的节点、边缘和区域被提取出来。
第(c)步进一步包含以下步骤(c-1)根据从位置确定设备得到的用户当前的位置和速度，预报用户的下一个位置；
(c-2)根据预报的位置和从位置确定设备测量的位置计算用户的真实位置，其中用户的真实位置是预报的用户位置和从位置确定设备测量的位置的平均位置；(c-3)计算从用户的真实位置到用户附近的道路的距离，并且(c-4)将该距离与一个门限进行比较，其中门限是根据位置确定设备的精度预先设置的，并且当用户的真实位置与道路之间的距离小于门限时，用户的跟踪标记显示在道路上，当用户的真实位置与道路之间的距离大于门限时，则用户的跟踪标记将显示在计算得到的真实位置上。
根据本发明，增强型地图数据库查询及导航系统(GPS/Map)可以进行以上方面的导航处理，而且增强型GPS/Map导航系统由以下部分组成(1)存储在远程计算机系统上的远程地形数据库38，而远程计算机系统通过数据链接与增强型GPS/Map导航系统上的计算平台相连接；(2)操作界面10，提供用户输入指令；(3)集成菜单20，提供用户功能菜单；(4)数据库查询与存取模块31，提供基于GPS的高效的地形数据库的存取与空间数据的查询；(5)特殊使命数据库建立�？�32，在导航处理平台上从远程地形数据库生成局部数据库以支持增强型GPS/Map导航方法；(6)数据库更新�？�35，利用GPS接收机作为基本设备，提供用户增加新的特征和属性；(7)特征属性编码分类�？�36，对新添加到地形数据库的特征进行编码，以及对高效的数据库存取与查询进行解码；(8)通信接口37，在远程地形数据库和增强型GPS/Map导航方法的计算平台之间提供通信链路；
(9)数据上载�？�34，通过通信接口37将添加到数据库的新特征传送到远程数据库中；(10)数据下载�？�33，将生成的特殊使命数据库从远程地形数据库传送到增强型GPS/Map导航方法的计算平台上。
本发明针对已经具备进程地图数据的应用场合，提供了另外一种增强型GPS/Map导航方法的模式，它包括以下步骤(a)从位置确定设备接收用户的位置；(b)将全球坐标转换为当地坐标以匹配地图数据库中的坐标系统；(c)根据从位置确定设备接收到的用户的位置，从地形地图数据库中提取地形数据；(d)根据从位置确定设备接收到的用户的位置和从地形地图数据库中提取地形数据，进行时空滤波以显示用户的位置，并且(e)进行坐标变换，从局部坐标到象素坐标，并在显示单元上显示用户的位置。
同时，这种模式的增强型GPS/Map导航系统包括以下组成部分(1)存储在增强型GPS/Map导航系统中的地形数据库38，为用户提供空间数据信息；(2)操作界面10，提供用户输入指令；(3)集成菜单20，提供用户功能菜单；(4)数据库查询与存取�？�31，提供基于GPS的高效的地形数据库的存取与空间数据的查询；(5)数据库更新模块35，利用GPS接收机作为基本设备，提供用户增加新的特征和属性；(6)特征属性编码分类�？�36，对新添加到地形数据库的特征进行编码，以及对高效的数据库存取与查询�？�31进行解码；(7)地图浏览器41，在屏幕上显示地图和用户标记，显示用户的运动轨迹，对地形数据库38的显示可以放大或缩�。渲校赝际峭ü邮菘獯嫒∮氩檠？�31中提取地形数据而产生的，并作为显示的背景，而用户标记显示在屏幕上以指明用户所在的位置。
(8)时空滤波器�？�42，完全融合从GPS接收机得到的位置数据与在数据库存取与查询�？�31中提取的地形数据，以得到用户的真实位置。
权利要求
1.增强型地图数据库查询及导航方法(GPS/Map)包括如前所述的下列步骤(a)利用GPS接收机，接收位置数据；(b)根据接收的该位置数据，从地形地图数据库中提取地形数据；(c)根据接收的该位置数据和从该地形地图数据库中提取的该地形数据，运用时空滤波算法，来推算得到用户的位置显示数据，并且(d)在图形显示单元上显示该用户的运动轨迹，并跟踪该用户的运动。
2.如权利要求1所述的增强型地图数据库查询及导航方法，在第(c)步之前进一步包括了这样一步在该图形显示单元上显示该提取的地形数据作为背景。
3.如权利要求2所述的增强型地图数据库查询及导航方法，在第(c)步之后进一步包括了这样一步以标记的形式，在该图形显示单元上显示该用户的实际位置。
4.如权利要求1所述的增强型地图数据库查询及导航方法，其中第(b)步进一步包括如下步骤(b-1)根据该GPS接收机测量的位置和一个地形范围，定义一个存取区域，其中，由该GPS接收机测量的该位置是该存取区域的中心，该地形范围由该用户输入；(b-2)完成基于GPS的数据库匹配处理以得到所含的地形数据库，其中该存取区域的该地形范围与该地形数据库中的一个地形范围进行比较，以确定该存取区域是包含在该地形数据库中，与该地形数据库相交，还是在该地形数据库的外面；(b-3)在该所含数据库中进行基于GPS的分区查找，以得到所含的分区，其中该分区是将整个地图划分成若干个子块，仅用于增强数据管理的目的，分区索引文件是用来提取该分区的地形范围，并且该存取区域的该地形范围与该分区的该地形范围进行比较，以确定该存取区域是包含在该分区中，与该分区相交，还是在该分区的外面；(b-4)在该所含分区中进行基于GPS的基本元素的存取处理，其中该基于GPS的基本元素存取包括基于GPS的节点的存取、基于GPS的边缘的存取和基于GPS的区域的存�。⑶腋没驹匕ń诘�、边缘和区域，而且在该所含分区中的该节点、该边缘和该区域都被提取出来。
5.如权利要求2所述的增强型地图数据库查询及导航方法，其中第(b)步进一步包括如下步骤(b-1)根据该GPS接收机测量的位置和一个地形范围，定义一个存取区域，其中，由该GPS接收机测量的该益是该存取区域的中心，该地形范围由该用户输入；(b-2)完成基于GPS的数据库匹配处理以得到所含的地形数据库，其中该存取区域的该地形范围与该地形数据库中的一个地形范围进行比较，以确定该存取区域是包含在该地形数据库中，与该地形数据库相交，还是在该地形数据库的外面；(b-3)在该所含数据库中进行基于GPS的分区查找，以得到所含的分区，其中该分区是将整个地图划分成若干个子块，仅用于增强数据管理的目的，分区索引文件是用来提取该分区的地形范围，并且该存取区域的该地形范围与该分区的该地形范围进行比较，以确定该存取区域是包含在该分区中，与该分区相交，还是在该分区的外面；(b-4)在该所含分区中进行基于GPS的基本元素的存取处理，其中该基于GPS的基本元素存取包括基于GPS的节点的存取、基于GPS的边缘的存取和基于GPS的区域的存取，并且该基本元素包括节点、边缘和区域，而且在该所含分区中的该节点、该边缘和该区域都被提取出来。
6.如权利要求3所述的增强型地图数据库查询及导航方法，其中第(b)步进一步包括如下步骤(b-1)根据该GPS接收机测量的位置和一个地形范围，定义一个存取区域，其中，由该GPS接收机测量的该位置是该存取区域的中心，该地形范围由该用户输入；(b-2)完成基于GPS的数据库匹配处理以得到所含的地形数据库，其中该存取区域的该地形范围与该地形数据库中的一个地形范围进行比较，以确定该存取区域是包含在该地形数据库中，与该地形数据库相交，还是在该地形数据库的外面；(b-3)在该所含数据库中进行基于GPS的分区查找，以得到所含的分区，其中该分区是将整个地图划分成若干个子块，仅用于增强数据管理的目的，分区索引文件是用来提取该分区的地形范围，并且该存取区域的该地形范围与该分区的该地形范围进行比较，以确定该存取区域是包含在该分区中，与该分区相交，还是在该分区的外面；(b-4)在该所含分区中进行基于GPS的基本元素的存取处理，其中该基于GPS的基本元素存取包括基于GPS的节点的存取、基于GPS的边缘的存取°和基于GPS的区域的存�。⑶腋没驹匕ń诘�、边缘和区域，而且在该所含分区中的该节点、该边缘和该区域都被提取出来。
7.如权利要求4所述的增强型地图数据库查询及导航方法，其中第(c)步进一步包括如下步骤(c-1)根据从该GPS接收机得到的该用户当前的位置和速度，预报该用户的下一个位置；(c-2)根据该用户的该预报位置和从该GPS接收机测量的位置，计算该用户的真实位置，其中该用户的该真实位置是该用户的该预报位置和该GPS接收机的该测量位置的平均位置；(c-3)计算从该用户的该真实位置到该用户的该真实位置附近的道路之间的距离，并且(c-4)将从该用户的该真实位置到该用户的该真实位置附近的该道路之间的该距离与一个门限进行比较，其中该门限是根据该GPS接收机的精度预先设置的，并且当从该用户的该真实位置到该用户的该真实位置附近的该道路之间的该距离小于该门限时，该用户的该跟踪标记显示在该道路上，当从该用户的该真实位置到该用户的该真实位置附近的该道路之间的该距离大于门限时，则该用户的该跟踪标记将显示在计算得到的真实位置上。
8.如权利要求5所述的增强型地图数据库查询及导航方法，其中第(c)步进一步包括如下步骤(c-1)根据从该GPS接收机得到的该用户当前的位置和速度，预报该用户的下一个位置；(c-2)根据该用户的该预报位置和从该GPS接收机测量的位置，计算该用户的真实位置，其中该用户的该真实位置是该用户的该预报位置和该GPS接收机的该测量位置的平均位置；(c-3)计算从该用户的该真实位置到该用户的该真实位置附近的道路之间的距离，并且(c-4)将从该用户的该真实位置到该用户的该真实位置附近的该道路之间的该距离与一个门限进行比较，其中该门限是根据该GPS接收机的精度预先设置的，并且当从该用户的该真实位置到该用户的该真实位置附近的该道路之间的该距离小于该门限时，该用户的该跟踪标记显示在该道路上，当从该用户的该真实位置到该用户的该真实位置附近的该道路之间的该距离大于门限时，则该用户的该跟踪标记将显示在计算得到的真实位置上。
9.如权利要求6所述的增强型地图数据库查询及导航方法，其中第(c)步进一步包括如下步骤(c-1)根据从该GPS接收机得到的该用户当前的位置和速度，预测该用户的下一个位置；(c-2)根据该用户的该预报位置和从该GPS接收机测量的位置，计算该用户的真实位置，其中该用户的该真实位置是该用户的该预报位置和该GPS接收机的该测量位置的平均位置；(c-3)计算从该用户的该真实位置到该用户的该真实位置附近的道路之间的距离，并且(c-4)将从该用户的该真实位置到该用户的该真实位置附近的该道路之间的该距离与一个门限进行比较，其中该门限是根据该GPS接收机的精度预先设置的，并且当从该用户的该真实位置到该用户的该真实位置附近的该道路之间的该距离小于该门限时，该用户的该跟踪标记显示在该道路上，当从该用户的该真实位置到该用户的该真实位置附近的该道路之间的该距离大于门限时，则该用户的该跟踪标记将显示在计算得到的真实位置上。
10.增强型地图数据库查询及导航系统，包括以下组成部分存储在远程计算机系统上的远程地形数据库，而该远程计算机系统通过数据链路与增强型GPS/Map导航系统上的计算平台相连接；操作界面，提供用户输入指令；集成菜单，为该用户提供功能菜单；数据库查询与存取模块，提供基于GPS的高效的地形数据库的存取与空间数据的查询；特殊使命数据库建立模块，从远程地形数据库生成局部数据库存储在该导航计算平台上；数据库更新�？椋肎PS接收机作为基本设备，增加新的特征和属性；特征属性编码分类模块，对新添加到地形数据库的该特征进行编码，以及对该高效的数据库存取与查询进行解码；通信接口，在该远程地形数据库和该计算平台之间提供通信链路；数据上载模块，通过该通信接口，将添加到数据库的该新特征传送到该远程地形数据库中；数据下载�？椋蒙傻奶厥馐姑菘獯痈迷冻痰匦问菘獯偷礁眉扑闫教ㄉ�。
11.如权利要求10所述的增强型地图数据库查询及导航系统，其中该数据库查询与存取�？橛美赐瓿苫驹氐拇嫒『涂占涞氖莸牟檠饫锼傅幕驹氐拇嫒“ń诘愦嫒 ⒈咴荡嫒『颓虼嫒。傅目占涫莸牟檠ǖ悴檠⑾卟檠颓虿檠�。
12.如权利要求11所述的增强型地图数据库查询及导航系统，其中的基本元素的存取包括以下步骤根据GPS接收机测量的位置和一个地形范围，定义一个存取区域，其中，由该GPS接收机测量的该位置是该存取区域的中心，该地形范围由该用户输入；完成基于GPS的数据库匹配处理以得到所含的地形数据库，其中该存取区域的该地形范围与该地形数据库中的一个地形范围进行比较，以确定该存取区域是包含在该地形数据库中，与该地形数据库相交，还是在该地形数据库的外面；在该所含数据库中进行基于GPS的分区查找，以得到所含的分区，其中该分区是将整个地图划分成若干个子块，仅用于增强数据管理的目的，分区索引文件是用来撮该分区的地形范围，并且该存取区域的该地形范围与该分区的该地形范围进行比较，以确定该存取区域是包含在该分区中，与该分区相交，还是在该分区的外面；在该所含分区中进行基于GPS的基本元素的存取处理，其中该基于GPS的基本元素存取包括基于GPS的节点的存取、基于GPS的边缘的存取和基于GPS的区域的存取，并且该基本元素包括节点、边缘和区域，而且在该所含分区中的该节点、该边缘和该区域都被提取出来。
13.如权利要求11所述的增强型地图数据库查询及导航系统，其中的点查询包括以下步骤用在该屏幕上的该操作界面，定义一个查询点；在该查询点基础上生成一个查询矩形；通过比较该查询矩形的地形范围和该地形数据库的地形范围，进行地形数据库的匹配，以得到一个所含的数据库；通过比较该查询矩形的该地形范围和该地形数据库中的某个分区的地形范围，进行目标分区的查找，以得到一个所含的分区；利用节点空间索引文件，在该所含分区中提取节点的空间数据信息。
14.如权利要求11所述的增强型地图数据库查询及导航系统，其中的线查询包括以下步骤用在该屏幕上的该操作界面，指定一条感兴趣的线来定义一个查询点；在该查询点基础上生成一个查询矩形；通过比较该查询矩形的地形范围和该地形数据库的地形范围，进行地形数据库的匹配，以得到一个所含的数据库；通过比较该查询矩形的该地形范围和该地形数据库中的某个分区的地形范围，进行目标分区的查找，以得到一个所含的分区；利用边缘空间索引文件，在该所含分区中提取边缘的空间数据信息。
15.如权利要求11所述的增强型地图数据库查询及导航系统，其中的区域查询包括以下步骤用在该屏幕上的该操作界面，指定一个感兴趣的区域来定义一个查询点；在该查询点基础上生成一个查询矩形；通过比较该查询矩形的地形范围和该地形数据库的地形范围，进行地形数据库的匹配，以得到一个所含的数据库；通过比较该查询矩形的该地形范围和该地形数据库中的某个分区的地形范围，进行目标分区的查找，以得到一个所含的分区；利用区域空间索引文件，在该所含分区中提取区域的空间数据信息。
16.对于本地计算平台已经有地图数据库，无远程地形数据库，这种模式下的增强型GPS/Map导航方法，包括以下步骤(a)从位置确定设备接收用户的位置；(b)将全球坐标转换为当地坐标以匹配地图数据库中的坐标系统；(c)根据从该位置确定设备接收到的该位置，从地形地图数据库中提取地形数据；(d)根据该位置和从地形该地图数据库中提取的该地形数据，进行时空滤波以得到显示用户的位置，并且(e)进行坐标变换，从局部坐标到象素坐标，并在图形显示单元上显示该用户的这个位置。
17.对于本地计算平台已经有地图数据库，无远程地形数据库，这种模式下的增强型GPS/Map导航系统，包括以下组成部分存储在增强型GPS/Map导航系统计算平台中的地图数据库，为用户提供空间数据信息；操作界面，提供用户输入指令；集成菜单，为该用户提供功能菜单；数据库查询与存取�？椋峁┗贕PS的高效的地形数据库的存取与空间数据的查询；数据库更新�？椋肎PS接收机作为基本设备，提供用户增加新的特征和属性；特征属性编码分类�？椋孕绿砑拥礁玫匦问菘獾奶卣鹘斜嗦耄约岸愿酶咝У氖菘獯嫒∮氩檠？榻薪饴耄坏赝间榔鳎谄聊簧舷允镜赝己陀没П昙牵⑶蚁允居没У脑硕旒＃愿玫匦问菘獾南允究梢苑糯蠡蛩跣。渲校玫赝际峭ü痈檬菘獯嫒∮氩檠？橹刑崛〉匦问荻模⒆魑允镜谋尘埃糜没П昙窍允驹诟闷聊簧弦灾该鞲糜没诘奈恢�。时空滤波器�？椋耆诤洗痈肎PS接收机得到的位置数据与在该数据库存取与查询模块中提取的该地形数据，以得到该有户的实际位置。
18.如权利要求17所述的增强型地图数据库查询及导航系统，其中该数据库查询与存取�？橛美赐瓿苫驹氐拇嫒『涂占涫莸牟檠饫锼傅幕驹氐拇嫒“ń诘愦嫒 ⒈咴荡嫒『颓虼嫒。傅目占涫莸牟檠ǖ悴檠�、线查询和区域查询。
19.如权利要求18所述的增强型地图数据库查询及导航系统，其中的基本元素的存取包括以下步骤根据该GPS接收机测量的位置和一个地形范围，定义一个存取区域，其中，由该GPS接收机测量的该位置是该存取区域的中心，该地形范围由该用户输入；完成基于GPS的数据库匹配处理以得到所含的地形数据库，其中该存取区域的该地形范围与该地形数据库中的一个地形范围进行比较，以确定该存取区域是包含在该地形数据库中，与该地形数据库相交，还是在该地形数据库的外面；在该所含数据库中进行基于GPS的分区查找，以得到所含的分区，其中该分区是将整个地图划分成若干个子块，仅用于增如数据管理的目的，分区索引文件是用来撮该分区的地形范围，并且该存取区域的该地形范围与该分区的该地形范围进行比较，以确定该存取区域是包含在该分区中，与该分区相交，还是在该分区的外面；在该所含分区中进行基于GPS的基本元素的存取处理，其中该基于GPS的基本元素存取包括基于GPS的节点的存取、基于GPS的边缘的存取和基于GPS的区域的存�。⑶腋没驹匕ń诘�、边缘和区域，而且在该所含分区中的该节点、该边缘和该区域都被提取出来。
20.如权利要求18所述的增强型地图数据库查询及导航系统，其中的点查询包括以下步骤用在该屏幕上的该操作界面，定义一个查询点；在该查询点基础上生成一个查询矩形；通过比较该查询矩形的地形范围和该地形数据库的地形范围，进行地形数据库的匹配，以得到一个所含的数据库；通过比较该查询矩形的该地形范围和该地形数据库中的某个分区的地形范围，进行目标分区的查找，以得到一个所含的分区；利用节点空间索引文件，在该所含分区中提取节点的空间数据信息。
21.如权利要求18所述的增强型地图数据库查询及导航系统，其中的点查询包括以下步骤用在该屏幕上的该操作界面，指定一条感兴趣的线来定义一个查询点；在该查询点基础上生成一个查询矩形；通过比较该查询矩形的地形范围和该地形数据库的地形范围，进行地形数据库的匹配，以得到一个所含的数据库；通过比较该查询矩形的该地形范围和该地形数据库中的某个分区的地形范围，进行目标分区的查找，以得到一个所含的分区；利用边缘空间索引文件，在该所含分区中提取节点的空间数据信息。
22.如权利要求18所述的增强型地图数据库查询及导航系统，其中的点查询包括以下步骤用在该屏幕上的该操作界面，指定一个感兴趣的区域来定义一个查询点；在该查询点基础上生成一个查询矩形；通过比较该查询矩形的地形范围和该地形数据库的地形范围，进行地形数据库的匹配，以得到一个所含的数据库；通过比较该查询矩形的该地形范围和该地形数据库中的某个分区的地形范围，进行目标分区的查找，以得到一个所含的分区；利用区域空间索引文件，在该所含分区中提取区域的空间数据信息。
全文摘要
增强型地图数据库查询及导航方法,集成了GPS位置数据和地形地图数据。这个增强型导航方法包括了基于GPS的高效地形数据库存取与查询,完全融合了GPS位置数据和地形地图数据的时空滤波算法,以获得增强的导航性能。本发明不仅具有简洁和易操作的特点,而且还应用了特殊使命数据库建立和数据添加技术技术,它可以广泛应用于个人导航,陆地车辆导航和船舶导航等领域。
文档编号G01S19/48GK1361432SQ0013773
公开日2002年7月31日 申请日期2000年12月23日 优先权日2000年12月23日
发明者林清芳 申请人:林清芳
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
